高溫蠕變持久試驗機是一種用于測定金屬、合金、陶瓷及復合材料在高溫和恒定載荷長期作用下變形(蠕變)與斷裂(持久強度)性能的專用力學試驗設(shè)備,廣泛應(yīng)用于航空航天、能源電力、石油化工、核電裝備等對材料高溫服役可靠性要求高的領(lǐng)域。
該設(shè)備的核心功能是在設(shè)定的高溫環(huán)境(通常為300℃至1200℃,部分可達1600℃以上)和恒定拉伸載荷下,長時間(數(shù)小時至數(shù)萬小時)監(jiān)測試樣隨時間發(fā)生的微小塑性變形(即蠕變)直至斷裂,從而獲得材料的蠕變曲線、穩(wěn)態(tài)蠕變速率、持久強度極限、斷裂時間等關(guān)鍵性能參數(shù)。這些數(shù)據(jù)是評估高溫構(gòu)件(如渦輪葉片、鍋爐管道、緊固件等)使用壽命和安全裕度的重要依據(jù)。
高溫蠕變持久試驗機的組成部分:
1、主機框架:作為設(shè)備的支撐結(jié)構(gòu),主機框架通常采用高剛度門式框架設(shè)計,確保試驗過程中的穩(wěn)定性和準確性。框架上裝有上橫梁與臺面,構(gòu)成試驗空間,并配備伺服電機、減速機、滾珠絲杠副等傳動部件,實現(xiàn)下夾頭的位置檢測和試驗速度的反饋。
2、加載系統(tǒng):加載系統(tǒng)負責為試樣施加恒定的應(yīng)力,模擬實際工作條件下的力學環(huán)境。該系統(tǒng)通常由電動或氣動加載裝置組成,如伺服電機、液壓系統(tǒng)或質(zhì)量砝碼等,能夠?qū)崿F(xiàn)精確的力加載。加載系統(tǒng)通過傳動部件將力傳遞至試樣,確保試驗過程中應(yīng)力保持恒定。
3、高溫爐及溫控系統(tǒng):高溫爐為試樣提供恒定的高溫環(huán)境,通常采用電阻絲或輻射加熱方式,溫度范圍可覆蓋室溫至1200℃甚至更高。溫控系統(tǒng)通過精確的PID控制器進行溫度調(diào)節(jié),確保試樣溫度的穩(wěn)定性,控溫精度可達±1℃或更高。高溫爐的設(shè)計需考慮熱均勻性、熱效率以及試樣的裝卸便利性。
4、測變形系統(tǒng):測變形系統(tǒng)用于精確測量試樣在高溫和加載條件下的變形量,進而計算出蠕變速率和蠕變應(yīng)變。該系統(tǒng)通常采用高精度的位移傳感器,如LVDT(線性可變差動變壓器)、光學測量系統(tǒng)或進口光柵尺等,變形測量分辨率可達0.001mm。位移傳感器實時監(jiān)測試樣的伸長或變形情況,并將數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)進行分析和處理。
5、計算機及控制系統(tǒng):計算機及控制系統(tǒng)是試驗機的核心部分,負責控制試驗機的所有操作,包括溫度、負載、位移等參數(shù)的設(shè)定與調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)通常采用全數(shù)字化伺服系統(tǒng)與傳感器技術(shù),支持自動化控制與多任務(wù)并行處理。通過計算機界面,用戶可以方便地設(shè)置試驗參數(shù)、啟動試驗、監(jiān)控試驗過程以及生成試驗報告。同時,控制系統(tǒng)還具備數(shù)據(jù)采集、存儲和分析功能,能夠?qū)崟r記錄各項參數(shù)并生成詳細的試驗報告。
6、安全保護裝置:安全保護裝置用于保護設(shè)備在高溫和高負載條件下的安全運行,防止設(shè)備損壞和人員傷害。該裝置通常包括過熱保護、過載保護、急停按鈕等安全功能。當設(shè)備出現(xiàn)異常情況時,如溫度過高、負載過大或緊急情況等,安全保護裝置會立即切斷電源或停止試驗,確保設(shè)備和人員的安全。